直流數(shù)字電壓表畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、姓 名：孟冬冬專(zhuān) 業(yè)：電氣自動(dòng)化 班 級(jí)：電氣1001班 設(shè)計(jì)課題：數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師：楊喜錄 電子信息工程系印制二一二年九月寶雞職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)姓 名：孟冬冬專(zhuān) 業(yè)：電氣自動(dòng)化 班 級(jí)：電氣1001班 設(shè)計(jì)課題：數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師：楊喜錄 電子信息工程系印制二一二年九月畢業(yè)設(shè)計(jì)題目：數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)目的：通過(guò)本課題設(shè)計(jì)，使學(xué)生知道用所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)設(shè)計(jì)電子電路的一般方法和步驟，提高學(xué)生綜合分析問(wèn)題和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)：設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字式電壓表的完整電路畢業(yè)設(shè)計(jì)主要技術(shù)數(shù)據(jù)：1、 設(shè)計(jì)數(shù)字電壓表的完整電路；2、 直流電壓的測(cè)量范圍為：0 - 1.999V；

2、0 19.99V；0 199.9V； 0 1999V共四個(gè)量程畢業(yè)設(shè)計(jì)工作量要求：論文正文應(yīng)具有數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)電原理圖及其工作原理、設(shè)計(jì)過(guò)程、參數(shù)選擇等完整步驟，字?jǐn)?shù)不少于8000字（含圖）。畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)度計(jì)劃：第1周 下達(dá)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)，認(rèn)真分析選題所要完成的任務(wù)及設(shè)計(jì)所需達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)，并向指導(dǎo)教師匯報(bào)自己的理解，由指導(dǎo)教師指出學(xué)生對(duì)該設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題，對(duì)于合理建議應(yīng)給予肯定。第2周 查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，并及時(shí)和指導(dǎo)教師進(jìn)行交流；第3周 通過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，初步確定設(shè)計(jì)方案，并及時(shí)和指導(dǎo)教師交流，征求指導(dǎo)教師意見(jiàn)。第4-5周 按照主要技術(shù)數(shù)據(jù)對(duì)初步設(shè)計(jì)方案進(jìn)行進(jìn)一步修改，按照修改結(jié)果初步試畫(huà)出

3、相應(yīng)電路原理圖，征求指導(dǎo)教師意見(jiàn)。第6周 使用相應(yīng)軟件軟件畫(huà)出電路原理圖；第7周 整理資料，撰寫(xiě)格式規(guī)范的畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告并交指導(dǎo)教師審閱；第8周 準(zhǔn)備答辯綱要，做PPT，進(jìn)行畢業(yè)答辯。畢業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)完成的技術(shù)資料：紙質(zhì)和電子版論文各一份參考文獻(xiàn)：數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)、TTL集成電路大全、CMOS集成電路大全、教研室主任意見(jiàn)：系主管領(lǐng)導(dǎo)意見(jiàn)：任務(wù)下達(dá)日期2012年9月19日規(guī)定完成日期2012年11月16日引言數(shù)字電壓表是采用數(shù)字化電路測(cè)量的電壓儀表。它以其高準(zhǔn)確度、高可靠性、高分辨率、高性?xún)r(jià)比、讀數(shù)清晰方便、測(cè)量速度快、輸入阻抗高等優(yōu)良特性而倍受人們的青睞。數(shù)字電壓表是諸多數(shù)字化儀表的核心與基礎(chǔ)。以數(shù)字

4、電壓表為核心，可以擴(kuò)展成各種通用數(shù)字儀表、專(zhuān)用數(shù)字儀表及各種非電量的數(shù)字化儀表(如：溫度計(jì)、濕度計(jì)、酸度計(jì)、重量、厚度儀等)，幾乎覆蓋了電子電工測(cè)量、工業(yè)測(cè)量、自動(dòng)化儀表等各個(gè)領(lǐng)域。因此對(duì)數(shù)字電壓表作全面深入的了解是很有必要的。傳統(tǒng)的模擬式（即指針式）電壓表已有100多年的發(fā)展史，雖然不斷改進(jìn)與完善，仍無(wú)法滿足現(xiàn)代電子測(cè)量的需要，數(shù)字電壓表自1952年問(wèn)世以來(lái)，顯示強(qiáng)大的生命力，現(xiàn)已成為在電子測(cè)量領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛的一種儀表。數(shù)字電壓表簡(jiǎn)稱(chēng)DVM（Digital Voltmeter），它是采用數(shù)字化測(cè)量技術(shù)，把連續(xù)的模擬量（直流輸入電壓）轉(zhuǎn)換成不連續(xù)、離散的數(shù)字形式并加以顯示的儀表。目前，由各種

5、單片A/D 轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的數(shù)字電壓表，已被廣泛用于電子及電工測(cè)量、工業(yè)自動(dòng)化儀表、自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)等領(lǐng)域，顯示出強(qiáng)大的生命力。與此同時(shí)，由DVM擴(kuò)展而成的各種通用及專(zhuān)用數(shù)字儀器儀表，也把電量及非電量測(cè)量技術(shù)提高到嶄新水平。智能化數(shù)字電壓表則是最大規(guī)模集成電路（LSI）、數(shù)顯技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)測(cè)試技術(shù)（ATE）的結(jié)晶。一臺(tái)典型的直流數(shù)字電壓表主要由輸入電路、A/D轉(zhuǎn)換器、控制邏輯電路、計(jì)數(shù)器（或寄存器）、顯示器，以及電源電路等級(jí)部分組成。它的數(shù)字輸出可由打印機(jī)記錄，也可以送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。 系統(tǒng)概述 數(shù)字電壓表是將被測(cè)模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，并進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)字顯示的數(shù)字系統(tǒng)。該系統(tǒng)（如圖1所示）可由

6、MC14433-3位A/D轉(zhuǎn)換器、MC1413七路達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)器陣列、CD4511 BCD到七段鎖存-譯碼-驅(qū)動(dòng)器、能隙基準(zhǔn)電源MC1403和共陰極LED發(fā)光數(shù)碼管組成。本系統(tǒng)是3位數(shù)字電壓表，3位是指十進(jìn)制數(shù)00001999，所謂3位是指?jìng)€(gè)位、十位、百位，其數(shù)字范圍均為09。而所謂半位是指千位數(shù)，它不能從0變化到9，而只能由0變到1，即二值狀態(tài)，所以成為半位。各部件的功能如下：（1）3A/D轉(zhuǎn)換器：將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。1. 基準(zhǔn)電源：提供精密電壓，供A/D轉(zhuǎn)換器作參考電壓。2. 譯碼器：將二-十進(jìn)制（BCD）碼轉(zhuǎn)換成七段信號(hào)。驅(qū)動(dòng)器：驅(qū)動(dòng)顯示器的a,b,c,d,e,f,g七個(gè)發(fā)光段

7、，推動(dòng)發(fā)光數(shù)碼管目 錄引言················································

8、;···············1系統(tǒng)概述··································

9、······················21 設(shè)計(jì)目的和要求··························&#

10、183;····················21.1 設(shè)計(jì)目的····························

11、;····························31.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求····················

12、;······························32 數(shù)字電壓表的基本原理·················

13、3;·······················32.1 數(shù)字電壓表組成電路························&#

14、183;·····················32.2 系統(tǒng)功能···························

15、;·····························2.3 工作過(guò)程···················

16、83;···································43 元器件的介紹·············

17、·····································53.1 課程設(shè)計(jì)器材和供參考選擇的元器件·········

18、83;······················3.2 A/D轉(zhuǎn)換器MC14433························

19、3;···············53.3 MC14433引腳功能說(shuō)明·······························

20、3;···········83.4 七段鎖存譯碼驅(qū)動(dòng)器MC4511·································103.5 七路達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)器

21、陣列MC1413···································123.6 高精度低漂移能隙基準(zhǔn)電源MC1403·········

22、3;····················124 課程設(shè)計(jì)調(diào)試的要點(diǎn)···························

23、83;··············124.1 電路調(diào)試··································

24、;·····················124.2 功能調(diào)試···························&

25、#183;···························135 課程設(shè)計(jì)報(bào)告結(jié)論····················&

26、#183;·······················136.1 按設(shè)計(jì)內(nèi)容要求整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及調(diào)試中的波形······················

27、;·146.2 畫(huà)出設(shè)計(jì)內(nèi)容中的電路圖、接線圖·································156.3 ICL7106 A/D 轉(zhuǎn)換電路組成的數(shù)字電壓表電路特點(diǎn)······

28、3;··········516.3 總結(jié)設(shè)計(jì)數(shù)字電壓表的體會(huì)····································

29、3;··156.4 參考文獻(xiàn)··············································

30、·········14 1 設(shè)計(jì)目的和要求數(shù)字電壓表的基本原理，是對(duì)直流電壓進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，其結(jié)果用數(shù)字直接顯示出來(lái)，按其基本工作原理可以分為積分式和比較式兩大類(lèi)。1.1 設(shè)計(jì)目的（1）掌握數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)、組裝與調(diào)試方法。（2）熟悉集成電路MC14433、MC1413、MC4511和MC1403的使用方法，并掌握其工作原理。1.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求（1）設(shè)計(jì)數(shù)字電壓表電路。（2）測(cè)量范圍：直流電壓0V1.999V，0V19.99V，0V199.9V，0V1999V。（3）組裝調(diào)試位數(shù)字電壓表。（4）畫(huà)出數(shù)字

31、電壓表電路原理圖，寫(xiě)出總結(jié)報(bào)告。2. 數(shù)字電壓表的基本原理2.1 數(shù)字電壓表組成電路數(shù)字電壓表是將被測(cè)模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，并進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)字顯示的數(shù)學(xué)系統(tǒng)。該系統(tǒng)（如圖1-2所示）可由MC14433位A/D轉(zhuǎn)換器、MC1413七路達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)器陣列、MC4511 BCD到七段鎖存-譯碼-驅(qū)動(dòng)器、能隙基準(zhǔn)電源MC1403和共陰極LED發(fā)光數(shù)碼管組成。圖1-2 位數(shù)字電壓表圖2.2 系統(tǒng)功能本系統(tǒng)是位數(shù)字電壓表，位是指十進(jìn)制數(shù)00001999，所謂3位是指?jìng)€(gè)位、十位、百位，其數(shù)字范圍均為09。而所謂半位是指千位數(shù)，它不能從0變化到9，而只能由0變到1，即二值狀態(tài)，所以稱(chēng)為半位。各部分的功能如下：（1）A

32、/D轉(zhuǎn)換器：將輸入的模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)（2）基準(zhǔn)電源：提供精密電壓，供A/D轉(zhuǎn)換器作參考電壓。（3）譯碼器：將二-十進(jìn)制（BCD）碼轉(zhuǎn)換成七段信號(hào)。（4）驅(qū)動(dòng)器：驅(qū)動(dòng)顯示的a，b，c，d，e，f，g七個(gè)發(fā)光段，推動(dòng)發(fā)光數(shù)碼器（LED）進(jìn)行顯示。（5） 顯示器：將譯碼器輸出的七段信號(hào)進(jìn)行數(shù)字顯示，讀出A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果。直流數(shù)字電壓表的基本方框圖 工作過(guò)程： 數(shù)字電壓表通過(guò)位選信號(hào)進(jìn)行動(dòng)態(tài)掃描顯示，由于MC14433電路的A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果是采用BCD碼多路調(diào)制方法輸出，只要配上一塊譯碼器，就可以將轉(zhuǎn)換的結(jié)果以數(shù)字方式實(shí)現(xiàn)四位數(shù)字的LED發(fā)光數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描顯示。輸出多路調(diào)制選通脈沖信號(hào)，DS選通脈

33、沖為高電平，則表示對(duì)應(yīng)的數(shù)位被選通，此時(shí)該位數(shù)據(jù)在端輸出。每個(gè)DS選通脈沖高電平寬度為18個(gè)時(shí)鐘脈沖周期，兩個(gè)相鄰選通脈沖之間間隔2個(gè)時(shí)鐘脈沖周期。DS和EOC的時(shí)序關(guān)系是在EOC脈沖結(jié)束后，緊接著是輸出正脈沖，以下依次為，和。其中對(duì)應(yīng)最高位（MSD），則對(duì)應(yīng)最高位（LSD）。在對(duì)應(yīng)，和選通期間，輸出BCD全位數(shù)據(jù)，即以8421碼方式輸出對(duì)應(yīng)的數(shù)字09。在選通期間，輸出千位的半位數(shù)0或1及過(guò)量程、欠量程和極性標(biāo)志信號(hào)。在位選信號(hào)選通期間的輸出內(nèi)容如下：表示千位數(shù)，=“0”代表千位數(shù)的數(shù)字顯示為1，=“1”代表千位數(shù)的數(shù)字顯示為0。表示被測(cè)電壓的極性，的電平為“1”，表示極性為正，即，的電平為“

34、0”表示極性為負(fù)，即。顯示數(shù)的負(fù)號(hào)（負(fù)電壓）由MC1413中的一只晶體管控制，符號(hào)位的“”陰極與千位數(shù)陰極接在一起，當(dāng)輸入信號(hào)為負(fù)電壓時(shí)，端輸出置“0”，負(fù)號(hào)控制位使得驅(qū)動(dòng)器不工作，通過(guò)限流電阻使顯示器的“”（即g段）點(diǎn)亮；當(dāng)輸入信號(hào)為正電壓時(shí),端輸出置“1”，負(fù)號(hào)控制位使達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)器導(dǎo)通，電阻接地，使“”旁路而熄滅。小數(shù)點(diǎn)顯示的是由正電源通過(guò)限流電阻供點(diǎn)燃亮小數(shù)點(diǎn)。若量程不同則選通對(duì)應(yīng)的小數(shù)點(diǎn)。過(guò)量程是當(dāng)輸入電壓超過(guò)量程范圍時(shí)，輸出過(guò)量程標(biāo)志信號(hào)。當(dāng)時(shí)，表示處于過(guò)量程狀態(tài)。當(dāng)時(shí)，表示處于欠量程狀態(tài)。當(dāng)=0時(shí)，則溢出。，則輸出低電平。當(dāng)=1時(shí)，表示。平時(shí)為高電平，表示被測(cè)量在量程內(nèi)。MC144

35、33的端與MC4511的消隱端直接相連，當(dāng)超出量程范圍時(shí)，則輸出低電平，即=0=0，MC4511譯碼器輸出全為0，使發(fā)光數(shù)碼管顯示數(shù)字熄滅，而負(fù)號(hào)和小數(shù)點(diǎn)依然發(fā)亮。3. 元器件的介紹5. 課程設(shè)計(jì)器材和供參考選擇的元器件表2-2 元器件元器件的名稱(chēng)數(shù)目數(shù)字電壓表組裝套件一套1套萬(wàn)用表一塊1塊焊接工具1套無(wú)感起子、十字起子各1把MC144331片CD45111片MC14031片CC40511片74LS194 1片LM3241片LM3241片七段顯示器4片電阻、電容、導(dǎo)線等若干3.1 A/D轉(zhuǎn)換器MC14433在數(shù)字儀表中，MC14433電路是一個(gè)低功耗雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器。MC14433電路總框

36、圖如圖1-3所示。由圖1-2可知，MC1433A/D轉(zhuǎn)化器主要由模擬部分和數(shù)字部分組成。使用時(shí)主要外接兩個(gè)電阻和兩個(gè)電容就能執(zhí)行位的A/D轉(zhuǎn)換器。（1） 模擬部分：圖1-4為MC14433內(nèi)部模擬電路的工作原理示意圖。其中共有3個(gè)運(yùn)算放大器，和10多個(gè)電子模擬開(kāi)關(guān)，接成電壓跟隨器，以提高A/D轉(zhuǎn)換器的輸入阻抗，由于采用CMOS電路，因此輸入阻抗可達(dá)100以上。和外接的、構(gòu)成一個(gè)積分放大器，完成V/T即電壓-時(shí)間的轉(zhuǎn)換。接成電壓比較器，主要功能是完成“0”電平檢出，由輸入電壓與零電壓進(jìn)行比較，根據(jù)兩者的差值決定輸出是“1”還是“0”。比較器的輸出用作內(nèi)部數(shù)字控制電路的一個(gè)判別信號(hào)。電容器為自動(dòng)調(diào)

37、零失調(diào)補(bǔ)償電容。圖1-3 MC14433電路總框圖圖1-4 模擬電路工作原理示意圖（2） 數(shù)字部分：包括圖1-3中除“模擬部分”以外的部分。其中四位十進(jìn)制計(jì)數(shù)器為位BCD碼計(jì)數(shù)器，對(duì)反積分時(shí)間進(jìn)行計(jì)數(shù)（01999），并送到數(shù)據(jù)寄存器；數(shù)據(jù)寄存器為位十進(jìn)制代碼數(shù)據(jù)寄存器，在控制邏輯和實(shí)時(shí)取數(shù)信號(hào)（DU）作用下，鎖定和存儲(chǔ)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果；多路選擇開(kāi)關(guān)，從高位到低位逐位輸出多路調(diào)制BCD碼，并輸出相應(yīng)位的多路宣統(tǒng)脈沖標(biāo)志信號(hào)；控制邏輯，這是A/D轉(zhuǎn)換的指揮中心，統(tǒng)一控制各部分電路的工作，它是根據(jù)比較器的輸出極性接通電子模擬開(kāi)關(guān)，完成A/D轉(zhuǎn)換6個(gè)階段的開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換和定時(shí)轉(zhuǎn)換信號(hào)，以及過(guò)量程等功能標(biāo)志信號(hào)

38、，在對(duì)基準(zhǔn)電壓進(jìn)行積分時(shí)，令4位計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)數(shù)，完成A/D轉(zhuǎn)換，使電路統(tǒng)一動(dòng)作，這是一種施密特觸發(fā)式正反饋R-C多謝振蕩器，一般外接電阻為360時(shí)，振蕩頻率則為100，當(dāng)外接電阻為470時(shí)，振蕩頻率則為66，當(dāng)外接電阻為750時(shí)，振蕩頻率則為50。若采用外時(shí)鐘頻率，則不要外接電阻，外部時(shí)鐘頻率信號(hào)從CLKI（）端輸入，時(shí)鐘脈沖CP信號(hào)可從CLKO（）獲得；極性檢測(cè)，顯示輸入電壓的正負(fù)極性；過(guò)載指示（溢出），當(dāng)輸入電壓超出量程范圍時(shí)，輸出過(guò)量程標(biāo)志。MC14433A/D轉(zhuǎn)換器是雙斜積分，采用電壓-時(shí)間間隔（V/T）方式，通過(guò)先后對(duì)被測(cè)電壓模擬量和基準(zhǔn)電壓兩次積分，將輸入的被測(cè)電壓轉(zhuǎn)換成與其平均值

39、成正比的時(shí)間間隔，用計(jì)數(shù)器測(cè)出這個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)的脈沖數(shù)目，即可得到被測(cè)電壓的數(shù)字值。雙積分過(guò)程可以由下面的式子表示： （1） （2）因，故有： （3）式中，。是定時(shí)間，為變時(shí)間，由、確定斜率，若用時(shí)鐘脈沖N來(lái)表示時(shí)間，則被測(cè)電壓就換成了相應(yīng)的脈沖數(shù)，實(shí)現(xiàn)了A/D轉(zhuǎn)換。那么如何選擇積分回路元件、的參數(shù)值呢？積分電阻電容的選擇應(yīng)根據(jù)實(shí)際條件而定，若時(shí)鐘頻率為66，一般取0.1 ，的選取與量程有關(guān)，量程為2V時(shí)，取470；量程為200mV時(shí)，取27。選取和的計(jì)算公式如下： （4）式中， 為積分電容上充電電壓幅度，×例如，假定=0.1，=66。當(dāng)時(shí)，代入式（4），可得，取。A/D轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)了自

40、動(dòng)調(diào)零線路，其中緩沖期和積分器采用模擬調(diào)零方式。而比較器采用數(shù)字調(diào)零方式。在自動(dòng)調(diào)零時(shí)，把緩沖期和積分器的失調(diào)電壓存放在一個(gè)失調(diào)補(bǔ)償電容上，而比較器的失調(diào)電壓用數(shù)字形式存放在內(nèi)部的寄存器中，A/D轉(zhuǎn)換系統(tǒng)自動(dòng)扣除電容上和寄存器中的失調(diào)電壓，就可得到精確地轉(zhuǎn)換結(jié)果。A/D轉(zhuǎn)換器周期約需16000個(gè)時(shí)鐘脈沖，若時(shí)鐘頻率為48，則每秒可轉(zhuǎn)換3次，若時(shí)鐘頻率為86，則每秒可轉(zhuǎn)換4次。3.2 MC14433引腳功能說(shuō)明MC14433采用24引線雙列直插式封裝，外引線排列如圖1-5所示，各引腳功能說(shuō)明如下：圖1-5MC14433引腳圖端：，模擬地，是高阻輸入端，作為輸入被測(cè)電壓和基準(zhǔn)電壓的接入地。端：，基

41、準(zhǔn)電壓端，是外接基準(zhǔn)電壓輸入端，若此端加一個(gè)大于5個(gè)時(shí)鐘周期的負(fù)脈沖（電平），則系統(tǒng)復(fù)位到轉(zhuǎn)換周期的起點(diǎn)。端：，是被測(cè)電壓輸入端。端：，外接積分電阻端。端：，外接積分元件電阻和電容的接點(diǎn)。端：，外接積分電容端，積分波形由該端輸出。端和端：和，外接失調(diào)補(bǔ)償電容端。推薦該兩端外接失調(diào)補(bǔ)償電容取0.1。端：，實(shí)時(shí)輸出控制端，主要控制轉(zhuǎn)換結(jié)果的輸出，若在雙積分放電周期即階段5開(kāi)始前，在端輸入一正脈沖，則該周期轉(zhuǎn)換結(jié)果將被送入輸出鎖存器并經(jīng)多路開(kāi)關(guān)輸出，否則輸出端繼續(xù)輸出鎖存器中原來(lái)的轉(zhuǎn)換結(jié)果，若該端通過(guò)一電阻和短接，則每次轉(zhuǎn)換的結(jié)果都將被輸出。端：，時(shí)鐘信號(hào)輸入端。端：，時(shí)鐘信號(hào)輸出端。端：，負(fù)電源端

42、，是整個(gè)電路的電源最負(fù)端，主要作為模擬電路部分的負(fù)電源，該端典型電流約為0.8mA，所有輸出驅(qū)動(dòng)電路的電流不流過(guò)該端，而是流向端。端：，負(fù)電源端。端：，轉(zhuǎn)換周期結(jié)束標(biāo)志輸出端，每一A/D轉(zhuǎn)換周期結(jié)束，端輸出一正脈沖，其脈沖寬度為時(shí)鐘信號(hào)周期的1/2。端：，過(guò)量程標(biāo)志輸出端，當(dāng)時(shí)，輸出低電平，正常量程內(nèi)為高電平。端端：對(duì)應(yīng)為，分別是多路調(diào)制選通脈沖信號(hào)個(gè)位、十位、百位和千位輸出端。當(dāng)端輸出高電平時(shí)，表示此刻輸出的BCD代碼是該對(duì)應(yīng)位上的數(shù)據(jù)。端端：對(duì)應(yīng)為，分別是A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果數(shù)據(jù)輸出BCD代碼的對(duì)低位（），次低位，次高位和最高位輸出端。端：，整個(gè)電路的正電源端。3.3 七段鎖存譯碼驅(qū)動(dòng)器MC45

43、11CD4511是專(zhuān)用于將二-十進(jìn)制代碼（BCD）轉(zhuǎn)換成七段顯示信號(hào)的專(zhuān)用標(biāo)準(zhǔn)譯碼器，它由四位閂鎖（鎖存器）、七段譯碼器電路和驅(qū)動(dòng)器三部分組成，如圖1-6所示：圖1-6 MC4511功能圖（1）四位閂鎖（LATCH）：它的功能是將輸入的A，B，C和D代碼寄存起來(lái)，該電路具有鎖存功能，在鎖存允許端LE端（即LATCH ENABLE）控制下起閂鎖電路的功能作用。當(dāng)LE=“1”時(shí)，閂鎖器處于鎖存狀態(tài)，四位閂鎖封鎖輸入，此時(shí)它的輸出為前一次LE=“0”時(shí)輸入的BCD碼；當(dāng)LE=“0”時(shí)，閂鎖處于選通狀態(tài)，輸出即為輸入的代碼。由此可見(jiàn)，利用LE端的控制作用可以講某一時(shí)刻的輸入BCD代碼寄存下來(lái)，使輸出不

44、再隨輸入變化。（2）七段譯碼電路：將來(lái)自四位閂鎖輸出的BCD代碼譯成七段顯示碼輸出，MC4511中的七段譯碼器有兩個(gè)控制端。（LAMPTEST）燈測(cè)試端。當(dāng)=“0”時(shí)，七段譯碼器輸出全為“1”，發(fā)光數(shù)碼管各段全亮顯示；當(dāng)=“1”時(shí)譯碼器輸出狀態(tài)由端控制。（BLANKING）消隱端。當(dāng)=“0”時(shí)，控制譯碼器為全“0”輸出，發(fā)光數(shù)碼管各段全亮顯示；當(dāng)=“1”時(shí)，譯碼器正常輸出，發(fā)光數(shù)碼管正常顯示。上述兩個(gè)控制端配合使用，可使譯碼器完成顯示上的一些特殊功能。（3）驅(qū)動(dòng)器：利用內(nèi)部設(shè)置的NPN管構(gòu)成的射極輸出器，加強(qiáng)驅(qū)動(dòng)能力，使譯碼器輸出驅(qū)動(dòng)電流可達(dá)20mA。MC4511電源電壓的范圍為5V15V。它

45、可與NMOS電路或TTL電路兼容工作。MC4511采用16引線雙列直插式封裝.其真值表見(jiàn)2-1所示：表2-1 MC4511真值表注明：“*”表示取決于原來(lái)LE=0時(shí)的BCD碼使用MC4511時(shí)應(yīng)注意輸出端不允許短路，應(yīng)用時(shí)電路輸出端需要外接限流電阻。3.4 七路達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)器陣列MC1413MC1413采用NPN達(dá)林頓復(fù)合晶體管的結(jié)構(gòu)，因此具有很高的電流增益和很高的輸入阻抗，可直接接受MOS或CMOS集成電路的輸出信號(hào)，并把電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成足夠大的電流信號(hào)驅(qū)動(dòng)各種負(fù)載。該電路內(nèi)含有7個(gè)集電極開(kāi)路反相器（也稱(chēng)OC門(mén)）。MC1413電路結(jié)構(gòu)和引腳如圖1-8所示，它采用16引腳的雙列直插式封裝。每一驅(qū)動(dòng)

46、器輸出端均接有一釋放電感負(fù)載能量的抑制二極管。圖1-8 MC1413引腳和電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 圖1-9 MC1403引腳圖3.5 高精度低漂移能隙基準(zhǔn)電源MC1403MC1403的輸出電壓的溫度系數(shù)為零，即輸出電壓與溫度無(wú)關(guān)。該電路的特點(diǎn)是：溫度系數(shù)??；躁聲?。惠斎腚妷悍秶?，穩(wěn)定性能好，當(dāng)輸入電壓從+4.5V變化到+15V時(shí)，輸出電壓值變化量；輸出電壓值準(zhǔn)確度較高，在2.475V2.525V以?xún)?nèi)；壓差小，適用于低壓電源；負(fù)載能力小，該電源最大輸出電流為10mA。MC1403采用8引線雙列直插標(biāo)準(zhǔn)封裝，如上圖1-9所示。4. 課程設(shè)計(jì)調(diào)試的要點(diǎn)4.1 電路調(diào)試（1）在電路上加電源電壓。+5V，-5

47、V。（2）用示波器觀察MC14433的11 腳時(shí)鐘頻率。調(diào)整電阻使其等于。（3）采用穩(wěn)壓電源，調(diào)整其輸出電壓為1.999V或199mV，以此作為模擬量輸入信號(hào)，此值需用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字電壓表監(jiān)視，然后調(diào)整基準(zhǔn)電壓的電位器，使LED顯示量為1.999V或199 mV，此時(shí)將電位器值固定好。（4）觀察MC14433第6腳處的積分波形。調(diào)整電阻值使為1.999V或199 mV時(shí)，積分器輸出既不飽和，又能得到最大不失真的擺幅。4.2 功能調(diào)試（1）檢查自動(dòng)調(diào)零功能。當(dāng)MC14433的端口與短路或端沒(méi)有信號(hào)輸入時(shí)，LED顯示器應(yīng)顯示0000。（2）檢查超量程溢出功能。調(diào)節(jié)值，當(dāng)為2V（或）時(shí)，觀察LED發(fā)光數(shù)碼

48、管是否有閃爍顯示告警作用，此時(shí)端應(yīng)為低電平。（3）檢查自動(dòng)極性轉(zhuǎn)換功能。將+1.990V和-1.990V先后加到端，兩次讀數(shù)之差為翻轉(zhuǎn)誤差，根據(jù)MOTOROLA公司規(guī)定，正負(fù)極性轉(zhuǎn)換時(shí)允許個(gè)位有±1個(gè)字的誤差。（4）測(cè)試線性度誤差。將輸入信號(hào)從0V增大到1.999V，輸出幾個(gè)采樣值，其值用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字電壓表監(jiān)視。然后與LED顯示數(shù)值相比較，其最大偏差為線性誤差。（5）將信號(hào)電壓極性變反，重復(fù)步驟（4）。（6）當(dāng)MC14433的9腳與14腳直接相連時(shí)，觀察是否有信號(hào)。當(dāng)端置0時(shí)，觀察LED顯示數(shù)字是否鎖存。（7）調(diào)試分壓器，檢查各量程是否準(zhǔn)確。6. 課程設(shè)計(jì)報(bào)告結(jié)論6.1 按設(shè)計(jì)內(nèi)容要求整

49、理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及調(diào)試中的波形MC14433是位的雙積分式 A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換速度每秒110次，量程為1.999或199.9，以 BCD碼的形式輸出，其中，多路選通脈沖輸出，為千位，為個(gè)位，其輸出選通脈沖時(shí)序圖如下圖1-10：圖1-10 MC14433輸出選通脈沖時(shí)序圖在控制邏輯電路的控制下，實(shí)現(xiàn)一次轉(zhuǎn)換的過(guò)程如下，如圖1-11所示：圖1-11 雙斜積分式A/D轉(zhuǎn)換6.2 畫(huà)出設(shè)計(jì)內(nèi)容中的電路圖，接線圖在Multisim平臺(tái)上對(duì)該電路進(jìn)行仿真時(shí)，發(fā)現(xiàn)該軟件不完美，找不到所需要的元件，如MC14433。這里展示的一份由 ICL7106 A/D 轉(zhuǎn)換電路組成的數(shù)字電壓表(數(shù)字面板表)電路，如圖1-12所示圖1-12 ICL7106 A/D 轉(zhuǎn)換電路組成的數(shù)字電壓表電路6.4 ICL7106 A/D 轉(zhuǎn)換電路組成的數(shù)字電壓表電路特點(diǎn)（1）顯示清晰、直觀、讀數(shù)準(zhǔn)確傳統(tǒng)的模擬式電壓表必須借助指針和刻度盤(pán)進(jìn)行讀數(shù)。在讀書(shū)過(guò)程中不可避免地會(huì)引入人為的測(cè)